2014年秋高中物理必修一（新人教版）：第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系课时练案

第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
题组1 加速度与力、质量的关系(时间：4分钟 分值：12分)
1.［4分］探究物体的加速度与力、质量的关系实验如下：
(1)在探究物体的加速度与力的关系时，应保持 不变，改变施加在物体上的拉力F，测出相应的加速度a。
(2)在探究物体的加速度与物体质量的关系时，应保持 不变，改变物体的质量m，测出相应的加速度a。
(3)如果a-图像是通过坐标原点的一条直线，则说明( )
A.物体的加速度a与其质量m成正比
B.物体的加速度a与其质量m成反比
C.物体的质量m与其加速度a成正比
D.物体的质量m与其加速度a成反比
2.［8分］在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，我们得到了如图4-2-1所示的两个实验图像甲、乙，描述加速度与质量关系的图线是 ，描述加速度与力的关系的图线是 。
图4-2-1
题组2 制定实验方案(时间：10分钟 分值：18分)
3.［4分］(多选)按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，其合理顺序应是( )
①保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次;②保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次;③用天平分别测出小车和重物的质量;④平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动;⑤挂上重物，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点;⑥根据测量的数据，分别画出a-F和a-图线。
A.③④⑤①②⑥ B.③⑤④①②⑥
C.④③⑤①②⑥ D.④③⑤②①⑥
4.［4分］(单选)在探究a与F、m关系的实验中，下列说法中正确的是( )
A.平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙子
B.实验中无需始终保持小车和砝码的总质量远远大于沙子和小桶的总质量
C.实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比
D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力
5.［4分］(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是( )
A.小车所受的合力就是所挂吊盘和砝码的总重力
B.小车所受合力的大小等于吊盘与砝码通过细绳对小车施加的拉力
C.只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力
D.只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量m远大于吊盘与砝码的总质量时，小车所受合力的大小才可认为等于吊盘与砝码的总重力
6.［6分］(浙江高考)在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验，还要从图4-2-2中选取实验器材，其名称是 ;并分别写出所选器材的作用
。
题组3 实验数据处理(时间：5分钟 分值：10分)
7.［4分］(单选)如图4-2-3所示，在研究与的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为，车中所放砝码的质量分别为，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为，则在实验误差允许的范围内，有( )
A.当时，
B.当时，
C.当时，
D.当时，
8.［6分］在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示。
F/N
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
a/(m·)
0.11
0.19
0.29
0.40
0.51
(1)根据表中的数据在坐标系(图4-2-4)上作出a-F图像。
(2)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是
。

参考答案
1. (1)物体质量 (2)物体所受的力 (3)B 解析：探究物体的加速度与力、质量的关系时利用了控制变量法。(1)在探究物体的加速度与力的关系时，应保持物体质量不变，改变施加在物体上的拉力F，测出相对应的加速度a。(2)在探究物体的加速度与物体的质量的关系时，应保持物体所受的力不变，改变物体的质量m，测出相对应的加速度a。(3)数据处理时应画出a-F和a-图像得出物体的加速度与力、质量的关系，如果a-图像是通过坐标原点的一条直线，则说明物体的加速度a与其质量m成反比，选项B正确。
2. 乙 甲 解析：图甲中图线为过原点的倾斜直线，表明加速度与横轴代表的物理量成正比，故应为a-F图像。图乙中图线为双曲线的一支，表明加速度与横轴代表的物理量成反比，故应为a-m图像。
3. CD 解析：探究加速度与力的关系与探究加速度与质量的关系可互换顺序。
4. D 解析：平衡摩擦力时，不应挂小桶，但应带动纸带运动，所以选项A错误，选项D正确;实验中要求始终保持小车和砝码的总质量远远大于沙子和小桶的总质量，所以选项B错误;将加速度作为纵坐标，将小车和车内砝码的总质量的倒数作为横坐标，得到的图像才是一条直线，所以选项C错误。
5. CD 解析：吊盘与砝码的总重力不可说成是小车所受的合力，故选项A错误。由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力之后，实际上是sin sin 为小车重力沿斜面方向的分力，为小车所受的摩擦力)，此时，小车所受合力即等于细绳的拉力，故选项B错误，选项C正确。又因为吊盘与砝码拉动小车共同加速运动，细绳对小车的拉力并不等于吊盘与砝码的总重力。可以证明只有当小车的质量m远大于吊盘与砝码的总质量(即)时，细绳中的拉力才可近似等于吊盘与砝码的总重力。也只有平衡了摩擦力之后，小车所受合力才近似等于吊盘与砝码的总重力。故选项D正确。
6. 学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或电火花计时器、钩码、砝码) 学生电源为电磁打点计时器提供交流电源;电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车的位置和时间;砝码用来改变小车的质量;钩码用来改变小车受到拉力的大小。解析：电磁打点计时器用来打点计时，以便测定加速度，要配备4 V~6 V学生电源(交流电源)为其供电，通过改变钩码个数来改变拉力大小;砝码放在小车上来调节小车质量。也可用电火花计时器来代替学生电源和电磁打点计时器，因为电火花计时器使用220 V交流电，所以使用电火花计时器时不使用学生电源。
7. A 解析：题中和是车中砝码的质量，决不能认为是小车和砝码的总质量。本题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量是多少。当时，两车加砝码后质量仍相等，若，则，由得，选项A正确，选项B错误。当时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不清楚，故无法判定两车的位移关系，故选项C、D错误。
8. (1)如图4-2-5所示 (2)小车受到的阻力为0.1 N解析：(1)根据所给数据在坐标系中准确描点，作出的a-F图像如图4-2-5所示。(2)由a-F图像可知，当力F＝0.1 N时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1 N。